地下铁道站台屏蔽门系统结构设计与分析作者：王韵 马锐来源：《科学与财富》2015年第19期 摘 要：随着地下铁道在我国的快速发展，人们对站台候车环境要求的不断提高，站台屏蔽门将地铁车站站台与列车运行空间隔开，避免了冷气损失，节省了大量空调运行能耗，同时为乘客提供了一个安全舒适的候车环境。本文通过对屏蔽门结构进行分析，以门的立柱为例，建立了有限元模型，计算了其刚度和强度，并对计算结果进行评价，为屏蔽门其他部件的优化设计与制造提供理论依据。
关键词：屏蔽门；立柱；结构设计
一、屏蔽门系统总体设计
地下铁道站台屏蔽门系统包括门本体结构、传动机构、中央接口盘、就地控制盘、供电系统等。
1.1荸荠去皮机门本体结构组成
屏蔽门系统的门本体结构主要由双扇滑动门、固定门、应急疏散门、端墙和手动端门组成。各部件的分布及其运动形式如图1.1所示。 PSD：双扇滑动门 FIX：同定门 EED：应急门
图1.1屏蔽门单元布置示意图
（1）门本体结构的双扇滑动门。双扇滑动门的数量应与列车一侧客室门数量一致，位置对应。双扇滑动门的形式通常可分为标准型和非标准型两种。
（2）固定门FIX（Fixed Panel）。固定门设在双扇滑动门之间。根据双扇滑动门的间距，在满足门本体结构强度、刚度的前提下，根据轨行区边墙侧灯箱广告的可视性及视觉观感的要求，可将固定门进行分块或不分块处理。
（3）应急疏散门EED（Emergency Escape Door）。在门本体结构中应急疏散门，不带动力，在应急情况下使乘客能在轨行区侧手动打开逃生。
（4）端墙EW（End Wall）在车站每侧站台的左、右端头设置端墙，垂直于车站站台
边线布置，分别与纵向设置的固定屏和车站站台设备区的侧墙连接，使车站站台乘客区与轨行区和设备区分隔。
（5）手动端门MSD（Manual Secondary Door）。端墙应设不带动力的手动端门，正常情况下由列车司机或车站站务员手动打开。手动端门上设有手动开门推杆，在站台的乘客区侧手动端门上设有门锁和隐蔽的开门机构。
1.2屏蔽门传动系统构成
灌肠袋 屏蔽门的传动系统作为一个模块化的单元安装在双扇滑动门的顶箱内。它应该由双扇滑动门驱动装置，门锁装置，自动解锁装置，手动解锁装置，门已关闭位置行程检测开关，门已闭锁位置检测行程开关，门控单元，状态指示灯、蜂鸣器、模式转换开关、监视装置等。
1.3屏蔽门系统的其他组成部分
（1）中央接口盘：中央接口盘可安装在屏蔽门系统的机柜室，或与屏蔽门系统的动力设备一起安装在屏蔽门系统的设备室内。中央接口盘是由信号系统实现双扇滑动门自动
开/关门的重要控制及接口设备。
（2）就地控制盘：地下铁道系统如采用有司机自动列车驾驶子系统运营模式，就地控制盘设置在车站站台两端的门本体结构端墙外；若地下铁道系统采用无司机ATO子系统运营模式，则设置在站台乘客区内。就地控制盘是在无法实现由ATC系统控制双扇滑动门自动开/关门时要实行降级运行，则由列车司机或车站站务员（当地下铁道系统采用无司机ATO子系统时），手动操作就地控制盘的按钮，从而实现双扇滑动门的开/关门。
（3）远端报警盘：如果地下铁道系统在车站管理模式上设置站台监视亭，远端报警盘则设置在该亭的集中后备盘上或独立设置。如果地下铁道系统在车站管理模式上不设置站台监视亭，远端报警盘则设置在车站控制室的集中后备盘上或独立设置。在远端报警盘上可重复中央接口盘上现实的故障报警信号及状态。
（4）动力设备。屏蔽门系统的动力设备安装在屏蔽门系统的设备室，设备包括控制电源和驱动电源。
（5）设备用房与管理用房。设备用房包括屏蔽门系统的机柜室用房、屏蔽门系统的设备室用房、以及信号系统设备室用房。管理用房包括管理用房区和站台监视亭。
二、屏蔽门系统门本体结构设计与分析
2.1门本体结构的主要设计及功能要求
（1）门本体结构设计要求
门本体结构在设计中应满足以下要求：
1）屏蔽门为地下铁道车站站台与轨行区的隔离屏障，不能作为防火墙使用；
2）门本体结构设计应采用模块化单元设计并能互换；
3）每侧站台门本体结构由双扇滑动门单元、应急疏散门单元、端门单元组成；
4）门本体结构应能在第2章中提到的设计载荷作用下，保证各个零部件的最大变形量小于15mm。
（2）门本体结构功能要求
1）双扇滑动门的夹紧力要小于150N；当屏蔽门系统出现故障导致双扇滑动门无法正
常开启时，要求能在站台侧及轨行区侧均能打开，且轨行区侧解锁力不大于133N，站台区侧手动解锁力不大75N；
2）应急疏散门单元是屏蔽门系统中必不可少的组成部分，当列车停车失位时，要保证列车至少有一扇车门对准应急疏散门。应急疏散门单元应由一道双扇滑动门、一道固定门和一道应急疏散门组成；
3）端门单元是供列车司机及车站乘务人员出入的通道，同样它也可以作为紧急突发事故的疏散通道，结构上可以与应急疏散门相似。
2.2双扇滑动门单元设计与分析
远控多叶排烟口双扇滑动门单元包括双扇滑动门、立柱，固定门、门槛以及吊轮组件等，双扇滑动门单元的构成如图1.1所示，双扇滑动门架体如图2.1所示。
图2.1 双扇滑动门架体
2.2 双扇滑动门单元架体立柱的有限元分析
强度计算
（1）风压载荷：
均布载荷：q1=PS/L
立柱的最大弯矩：Mmax=q1×L2/8
（2）地震载荷：地震载荷在立柱上的分布
q3=C（G1+G2）/L2
（3）立柱的最大弯矩为：M3max=q3×L2/8
立柱最大弯矩和为：
M=Mmax+M2max+ M3max
式中：P为风压；S为风压作用面积；L为梁跨度；Mmax为最大弯矩；C为地震加速度；G1为双扇门的左右门扇重量G2双扇门左右顶箱重量；M2max为挤压载荷。
钢管切割有限元分析
为了简化分析，地震载荷由于其值的大小与风压载荷和挤压及撞击载荷相差了有超导失超2至3个数量级，因此在此忽略不计。在ANSYS中设置立柱的材料属性，并建立实体模型运用ANSYS计算求解后得到复合载荷作用下立柱的总体变形如图2.2所示。从图中可以看出，最大变形为1.53mm，要小于设计要求中的最大弹性变形量15mm。最大变形位于立柱受到挤压载荷及撞击载荷的位置处，变形量向两端递减。
同理得到立柱的应力图，其最大值为98.3Mpa，应小于所选材料的许用弯曲强度而应力相对集中的位置均在立柱与安装座接触的位置，在安装过程中可以通过适当的方法来减小这个应力值，分析结果显示立柱的应力分布情况完全在所选材料的强度范围之内。
结论
所研究的屏蔽门在各种载荷作用下最大变形量为1.53mm，小于CJ/T236-2006《城市轨道交通站台屏蔽门》规定的最大变形量不大于15mm的要求。表明屏蔽门整体刚度满足使用要求有限元模型建立、分析方法能使设计者在屏蔽门的设计阶段就可评估未来系统的静态特性，从而为方案评估以及结构设计的优化提供理论分析依据。
参考文献
[1]GB50157.2003：地铁设计规范[S]宣传帽
[2]BS6853.1999：客运列车设计和制造防火标准[s]
[3]DG/TJ08.901.2004：城市轨道交通站台屏蔽门技术规程[S]
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